《机械制造基础》课件 模块7 典型零件加工

典型零件加工（一）《机械制造基础》12轴类零件的加工——以车床主轴为例箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例一、轴类零件的加工——以车床主轴为例车床主轴的功用：传递旋转运动和扭矩、支承传动零件；车床主轴的结构特点：单轴线、阶梯轴、空心轴、刚性轴（长径比小于12）；车床主轴的主要加工表面：内外旋转表面（包括圆柱面、锥面）；车床主轴的次要加工表面：键槽、花键、螺纹、端面结合孔等。一、轴类零件的加工——以车床主轴为例它的机械加工主要是车削和磨削，其次是铣削和钻削。一、轴类零件的加工——以车床主轴为例图7-1-1车床主轴装配图一、轴类零件的加工——以车床主轴为例图7-1-2车床主轴零件图三处螺纹四处轴承三处齿轮一、轴类零件的加工——以车床主轴为例（一）车床主轴技术条件分析⒈主轴支承轴颈的技术要求⒉主轴工作表面的技术要求⒊空套齿轮轴颈的技术要求⒋螺纹的技术要求⒌主轴各表面的表面层要求一、轴类零件的加工——以车床主轴为例（二）主轴的机械加工工艺过程

经过对主轴的分析，即可根据生产批量、设备条件等编制主轴的工艺规程。

编制过程中应着重考虑主要表面和加工比较困难的表面（如深孔）的工艺措施，注意安排热处理工序。正确地选择定位基准，合理安排工序。一、轴类零件的加工——以车床主轴为例一、轴类零件的加工——以车床主轴为例一、轴类零件的加工——以车床主轴为例一、轴类零件的加工——以车床主轴为例一、轴类零件的加工——以车床主轴为例一、轴类零件的加工——以车床主轴为例一、轴类零件的加工——以车床主轴为例一、轴类零件的加工——以车床主轴为例一、轴类零件的加工——以车床主轴为例一、轴类零件的加工——以车床主轴为例（三）主轴加工工艺过程分析

先行工序必须为后续工序准备好定位基准。

主轴工艺路线安排大体如下：毛坯制造—正火—车端面钻中心孔—粗车—调质—半精车—表面淬火—粗、精磨外圆—粗、粗磨圆锥面—磨锥孔。还应注意：⑴为保证基准统一，尽量使用顶尖孔定位，深孔加工应安排在最后；但为避免深孔加工引起的变形，最好在粗车外圆后加工；⑵外圆加工顺序安排要照顾主轴本身的刚度，先大后小；⑶花键和键槽加工应安排在精车之后，粗磨之前；⑷主轴的螺纹对支承轴颈有一定的同轴度要求，放在淬火后进行；⑸主轴系加工要求很高的零件，需安排多次检验工序。二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例（一）箱体零件的功用和结构特点图7-1-3车床主轴箱箱体是机器的基础零件，它将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例（二）箱体零件的主要技术要求箱体类零件中，机床主轴箱的精度要求最高，以此为例归纳以下五项精度要求：

⑴孔径精度 ⑵孔与孔的位置精度 ⑶孔和平面的位置精度 ⑷主要平面的精度 ⑸表面粗糙度二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例（三）箱体的材料及毛坯箱体材料一般选用HT200~400的各种牌号的灰铸铁，因为灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸削性和阻尼特性。毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关。毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例（四）箱体结构工艺性⒈基本孔——箱体的基本孔可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等几类。⒉同轴孔⒊装配基面⒋凸台⒌紧固孔和螺孔此外，为保证箱体有足够的动刚度和抗振性，应酌情合理使用肋板、肋条，加大圆角半径，收小箱口，加厚主轴前轴承口厚度。图7-1-4交叉孔的工艺性二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例（五）箱体机械加工工艺过程及工艺分析二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例（五）箱体机械加工工艺过程及工艺分析⒈箱体零件机械加工工艺过程7-1二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例（五）箱体机械加工工艺过程及工艺分析⒈箱体零件机械加工工艺过程7-2二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例（五）箱体机械加工工艺过程及工艺分析2.箱体类零件机械加工工艺过程分析（1）不同批量箱体生产的共性

·加工顺序为先面后孔·加工阶段粗、精分开

·工序间安排时效处理·一般都用箱体上的重要孔作基准二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例（五）箱体机械加工工艺过程及工艺分析2.箱体类零件机械加工工艺过程分析（2）不同批量箱体生产的特殊性粗基准的选择——虽然箱体类零件一般都选择重要孔为粗基准，随着生产类型不同，实现以主轴为粗基准的工件装夹方式是不同的。图7-1-5中小批生产主轴箱的划线图7-1-6大批量生产主轴箱铣顶面的专用夹具二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例（五）箱体机械加工工艺过程及工艺分析2.箱体类零件机械加工工艺过程分析（2）不同批量箱体生产的特殊性精基准的选择——单件小批生产用装配基准B、C作定位基准。图7-1-7吊架式镗模夹具二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例（五）箱体机械加工工艺过程及工艺分析2.箱体类零件机械加工工艺过程分析（2）不同批量箱体生产的特殊性精基准的选择——大批量生产时采用一面双孔定位基准图7-1-8用箱体顶面和两销定位的镗模二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例（五）箱体机械加工工艺过程及工艺分析2.箱体类零件机械加工工艺过程分析（2）不同批量箱体生产的特殊性

所用设备依批量不同而异————单件小批生产一般都在通用机床上加工，各工序原则上靠人工技术熟练和机床工作精度来保证。除个别必须用专用夹具才能保证质量的工序外，一般很少采用专用夹具。大批量箱体的加工则广泛采用组合加工机床。专用夹具用得也很多，这就大大地提高了生产率。二、箱体类零件的加工——以车床主轴箱为例（六）箱体的检验1.各加工的表面粗糙度及外观检查2.孔的尺寸精度检验3.孔和平面的几何形状精度4.孔系的相互位置精度小结1、能够编制轴类零件的工艺过程，并选择或设计工装设备。2、能够编制箱体零件的工艺过程，并选择或设计工装设备。《机械制造基础》典型零件加工（二）《机械制造基础》12叉架类零件的加工——以连杆为例齿轮类零件的加工——以圆柱齿轮为例一、叉架类零件的加工——以连杆为例（一）连杆的结构连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受的急剧变化的动载荷。连杆由连杆体和连杆盖两部分组成，两部分用螺栓和螺母与曲轴主轴颈配合在一起。一、叉架类零件的加工——以连杆为例活塞销连杆曲轴连杆小头孔连杆大头孔一、叉架类零件的加工——以连杆为例图7-2-1某发动机的连杆合件（一）连杆的结构和材料为了减少磨损和磨损后便于修理，在连杆小头孔中压入青铜衬套，大头孔中装有薄壁轴瓦。连杆材料一般采用45钢或40Cr、45Mn2等优质钢或合金钢。也有采用球墨铸铁的。毛坯用模锻制造。可整体锻造，也可将连杆体和连杆盖分开锻造。一、叉架类零件的加工——以连杆为例（二）连杆的主要技术条件1、小头衬套底孔为IT7~IT9级，Ra3.2，小头衬套孔为IT5级，Ra0.4。

为保证与活塞销的精密装配间隙，小头衬套孔在加工后，以每组间隔为0.0025mm分组。2、大头孔镶有薄壁剖分轴瓦，底孔IT6级，Ra0.8。3、大小头孔轴线应位于同一平面，其平行度允差每100mm长度上不大于0.06mm。

大小头孔间距尺寸公差为±0.05mm；

大小头孔对端面的垂直度允差，每100mm长度上不大于0.1mm。4、为保证发动运转平稳，对于连杆的重量及装于同一台发动机中的一组连杆重量都有要求。

对连杆大头重量和小头重量都分别规定，涂色分组，以供选择装配。一、叉架类零件的加工——以连杆为例（三）连杆的机械加工工艺过程1、连杆的尺寸精度、形状精度和位置精度的要求都很高，但刚度又较差，容易产生变形。

2、连杆的主要加工表面为：大小头孔、两端面、连杆盖与连杆体的接合面和螺栓等。3、工艺过程的安排：粗磨上下端面—钻、拉小头孔—拉侧面—切开—拉半圆孔、接合面、螺栓孔—配对加工螺栓孔—装成合件—精加工合件—大小头孔光整加工—去重分组、检验一、叉架类零件的加工——以连杆为例其他工艺编制方法参考粗镗一、叉架类零件的加工——以连杆为例其他工艺编制方法参考一、叉架类零件的加工——以连杆为例（三）连杆的机械加工工艺过程

4、定位基面的选择连杆加工中可供作定位基准的表面有：大头孔、小头孔、上下两平面、大小头孔两侧面等。这些表面在加工过程中不断地转换基准，由粗到精逐步形成。连杆加工粗基准选择，要保证其对称性和孔的壁厚均匀。可以以小头外圆定位，来保证孔与外圆的同轴度，使壁厚均匀。图7-2-2连杆以两端面互为基准加工一、叉架类零件的加工——以连杆为例（三）连杆的机械加工工艺过程

4、定位基面的选择连杆加工中可供作定位基准的表面有：大头孔、小头孔、上下两平面、大小头孔两侧面等。这些表面在加工过程中不断地转换基准，由粗到精逐步形成。连杆加工粗基准选择，要保证其对称性和孔的壁厚均匀。可以以小头外圆定位，来保证孔与外圆的同轴度，使壁厚均匀。图7-2-3钻小头孔钻模一、叉架类零件的加工——以连杆为例（三）连杆的机械加工工艺过程

5、确定合理的夹紧方法连杆相对刚性较差，要十分注意夹紧力的大小、方向及着力点的选择，不能夹紧在刚性较差的中部，以免变形。图7-2-4连杆的夹紧变形一、叉架类零件的加工——以连杆为例（三）连杆的机械加工工艺过程

6、连杆两端面加工如果毛坯精度高，可以不经粗铣而直接粗磨。精磨工序应安排在精加工大小头孔之前，以保证孔与端面的相互垂直度要求。如图7-2-5所示，在双轴立式平面磨床上磨削端面。磨床上有两根主轴，分别装有高速旋转的砂1和2。粗磨和精磨应在不同的机床上进行。图7-2-5粗磨连杆两端面示意图一、叉架类零件的加工——以连杆为例（三）连杆的机械加工工艺过程7、连杆大小孔的加工小头的孔径由钻孔、倒棱、拉孔三道工序而成。小头孔压入青铜衬套后，以衬套内孔定位，在金刚镗床上精镗内孔。大头孔经粗镗后切开，连杆体与盖的圆弧均不成半圆，故在精拉连杆体和盖的侧面及接口面时，同时拉出圆弧面。此后，大头孔的粗镗、精镗、珩磨或冷挤压工序，都是在合装后进行。一、叉架类零件的加工——以连杆为例（三）连杆的机械加工工艺过程

8、螺栓孔的加工对于整体锻造的连杆，螺栓孔的加工是在切开后，接合面经精加工后进行的。易于保证螺栓孔与结合面的垂直度。其精度要求较高，一般需经钻-扩-锪-铰等工序。在工序安排上，分两个阶段：第一阶段是在杆、盖分开状况下的加工；第二阶段是在杆、盖合装后的加工。二、齿轮类零件的加工——以圆柱齿轮为例二、齿轮类零件的加工——以圆柱齿轮为例（一）齿轮传动图7-2-6齿轮齿轮传动在机器中应用相当广泛，其功用是按规定的速比传递运动和动力。齿轮基本上是由齿圈和轮体两部分构成。按轮体结构不同，有盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮和齿条等，其中使用最多的是盘形齿轮。二、齿轮类零件的加工——以圆柱齿轮为例（二）齿轮的技术要求对齿轮的一般要求：传递运动准确、工作平衡、齿面接触良好、齿侧间隙适当。渐开线圆柱齿轮国家标准对齿轮和齿轮副规定了12个精度等级。齿轮公差分为三组：第I组主要控制齿轮在一转内回转角误差第II组主要控制齿轮在一个周节角范围内的转角误差第III组主要控制齿轮向线的接触痕迹二、齿轮类零件的加工——以圆柱齿轮为例（三）齿轮的材料、热处理和毛坯1、齿轮的材料低速、重载的传力齿轮线速度高的传力齿轮承受冲击载荷的传力齿轮非传力齿轮选用机械强度、硬度等较好的材料，如18CrMnTi轮齿易折断选用齿面硬度较高好的材料，如38CrMoAlA渗氮钢齿面易疲劳点蚀选用韧性好的材料，如低碳合金钢18CrMoTi选用非淬火钢、铸铁、夹布胶木、尼龙等非金属材料一般用途齿轮45钢等中碳结构钢、低中碳合金钢二、齿轮类零件的加工——以圆柱齿轮为例（三）齿轮的材料、热处理和毛坯2、齿轮的热处理毛坯热处理齿面热处理正火或调质去应力渗碳淬火、高频淬火、碳氮共渗、渗氮处理等齿面易疲劳点蚀3、齿轮的材料棒料——小尺寸、结构简单且对强度要求不太高的齿轮

锻件——强度要求高，需耐磨损、耐冲击的齿轮

铸件——齿轮直径较大时（大于φ400~600mm）二、齿轮类零件的加工——以圆柱齿轮为例（四）齿坯的机械加工齿形加工前的齿轮加工统称为齿坯加工。均应以中心孔作为齿坯加工、齿形加工和检验的基准。图7-2-7在六角车床加工齿坯图7-2-8多刀切削齿坯二、齿轮类零件的加工——以圆柱齿轮为例（五）齿形的加工方法齿形加工方法刀具机床加工精度及适用范围成形法成形铣齿模数铣刀铣床加工精度及生产率均较低，一般精度为9级下拉齿齿轮拉刀拉床精度和生产率均较高，但拉刀多为专用，制造困难价格高，故只用于大量生产，宜于拉内齿轮磨齿砂轮成形砂轮磨齿机

适用于大批量生产，适用于磨削内齿轮和齿数极少的齿轮

二、齿轮类零件的加工——以圆柱齿轮为例（五）齿形的加工方法齿形加工方法刀具机床加工精度及适用范围展成法滚齿齿轮滚刀滚齿机通常加工6~10级精度齿轮，最高能达4级；生产率较高，通用性大，常用以加工直、斜齿圆柱齿轮和蜗轮插齿插齿刀插齿机通常能加工7~9级精度齿轮，最高能达6级；生产率较高，通用性大，适于加工内齿轮、多联齿轮剃齿剃齿刀剃齿机能加工5~7级精度齿轮，生产率较高，主要用于齿轮滚插预加工后、淬火前的精加工冷挤齿轮挤轮挤齿机无切屑加工，能加工6～8级精度齿轮，生产率比剃齿高，成本低多用于淬火前的齿形精加工，已代替剃齿珩齿珩磨轮